CZ279171B6 - Způsob dokumentování zařízení a zařízení k jeho provádění - Google Patents

Abstract

Při pořizování dokumentace se zařízení nebo jeho díl (8, 10) vyfotografuje nejméně ze dvou směrů fotoaparátem (1), který má před rovinou filmu měřicí mřížku (1a). Fotografie (A) se digitalizují a vyhodnocují metodou CAD. Pro prostorové znázornění zařízení se odděleně pro jednotlivé díly (8, 10) určí jejich osy (13) a z průběhu těchto os (13) se metodou CAD vytvoří prostorový obraz neboli model (C) zařízení. Před CAD-zařízením je předřazena propojovací jednotka (2), do které se přivádějí fotografie (A) pořízené fotoaparátem (1). Propojovací jednotka (2) sestává z digitalizačního zařízení (5), určovacího zařízení (6) osy (13) a korekční jednotky (7). Za CAD-zařízením (3) může být zapojeno zobrazovací stínítko (4). ŕ

Description

Způsob dokumentování zařízení a zařízení k jeho provádění

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu dokumentování zařízení, při kterém se zařízení nebo jeho díl vyfotografuje alespoň ze dvou směrů fotoaparátem opatřeným před rovinou filmu měřicí mřížkou, získané fotografie se digitalizují a vyhodnocují metodou CAD. Vynález se také týká zařízení k provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Z časopisu Photogrammetrie und Fernerkundung, sešit 6/1988, str. 3 až 12 je známý způsob dokumentování pomocí fotografického aparátu, který v podstatě odpovídá běžnému přístroji pouze s tím rozdílem, že má před rovinou filmu pevně zabudovanou měřicí mřížku. Polohy jednotlivých měřicích křížů této mřížky jsou známé s velkou přesností. Protože měřící kříže se při každé expozici zobrazují společně s předmětem, obsahuje každý obrázek husté pole vztažných bodů. Tím lze korigovat geometrické vlivy nerovností filmu během fotografování a deformace obrázku po expozici. Při použití takto vybaveného fotoaparátu lze provádět dokumentaci bez stereoskopické měřicí komory. Stereoskopická měřicí komora, nezbytná například pro způsob dokumentování podle EP-A 0 088 503 je velmi těžká a dá se dopravovat mezi jednotlivými místy fotografování v zařízení jen s velkými obtížemi. Mimoto je známá stereoskopická měřicí komora oproti fotografickému přístroji velice drahá.

Fotoaparát vybavený měřicí mřížkou a známý z citovaného časopisu nepotřebuje dokonce ani stativ, takže potřebné fotografie lze pořídit v krátké době. Do dokumentovaného zařízení se tedy může vcházet jen na krátkou dobu.

Z uvedeného časopisu je také známé, že se získané fotografie digitalizují a že v oblasti architektonického proměřování se data vyhodnocují metodou CAD. Popsaným způsobem se získávají dvojrozměrné obrazy z různých směrů. Metoda CAD je popsána například v publikaci Enzyklopádie Naturwissenschaft und Technik, zejména str. 354.

Známým způsobem dokumentování se zjišťují pouze povrchové plochy zařízení a jeho dílů. Fotografie se po digitalizaci přímo zpracovávají metodou CAD.

Četné díly zařízení, zejména trubky, mají vnější průřez, který se liší od jejich vnitřního průřezu. To je vyvoláno nerovnostmi tohoto dílu, zejména však nerovnostmi izolační vrstvy na tomto dílu, která na něm zpravidla bývá. Známým způsobem se dokumentují všechny nerovnosti, třebaže jsou pro další vyhodnocování zařízení nepodstatné.

Ve většině zařízení, která se mají dokumentovat, se nachází proudící nebo klidné médium. Při dokumentováni pouze vnějšího tvaru dílu zařízení se získávají tvary, které odpovídají izolační vrstvě a nikoliv těm tvarům, se kterými se médium setkává. Pro dokumentaci jsou však zajímavé pouze vnitřní tvary, protože doku

-1CZ 279171 B6 mentace má sloužit především jako základ pro kontrolu bezpečnosti zařízení.

V prospektu Siemens Anlagendokumentation durch Photogrammetrie und CAD, květen 1990 se uvádí, že fotografie zařízení se mají vyhodnocovat metodou CAD tak, aby vznikly trojrozměrné modelové obrazy.

Podstata vynálezu

Účelem vynálezu je vypracovat způsob dokumentování zařízení tak, aby vystačil s běžným fotoaparátem a umožňoval vytvořit prostorový obraz metodou CAD, který je trojrozměrný a dokumentuje vnitřní plochy zařízení, relevantní pro médium nacházející se v zařízení. Dokumentace nemá být zkreslena vnějšími nerovnostmi dílů zařízení. Účelem vynálezu je také vytvořit zařízeni k provádění tohoto způsobu.

Způsob podle vynálezu spočívá v tom, že k prostorovému znázornění zařízení se odděleně pro jeho jednotlivé díly určí osy a z průběhu těchto os se metodou CAD vytvoří prostorový obraz neboli model zařízení.

Tím, že se vyhodnocuje osa dílu zařízení, neovlivňují dokumentaci jeho vnější nerovnosti. To platí zejména pro dokumentaci potrubí. Právě při dokumentování potrubí může kolísání tloušťky izolační vrstvy chybně ukazovat na průhyb trubky. Způsob podle vynálezu má tu přednost, že jím lze dokumentovat průběh potrubí, který je relevantní pro proudící médium.

Například se postupuje tak, že se z fotografií určí v propojovací jednotce místní souřadnice pro zvolené body. Z místních souřadnic se potom v zařízení CAD vytvoří model, který lze zobrazit na stínítku. Jako propojovací jednotka může sloužit počítač.

Při dokumentování jiných dílů zařízení, například čerpadel nebo armatur, se tyto díly dokumentují po kusech. V případě armatur se určují například osy hlavního tělesa armatury, přívodního hrdla a odváděcího hrdla odděleně.

Způsob podle vynálezu má tu výhodu, že struktura relevantní pro kontrolu bezpečnosti zařízení se dokumentuje trojrozměrně. Takový způsob je s výhodou použitelný v elektrárnách nebo v chemických zařízeních, která obsahují velké množství potrubí a nádob.

K určení osy dílu ve tvaru trubky se určí například nejméně dva body osy. Pro každý bod se vyrobí nejméně dvě fotografie z různých směrů, přičemž dvě fotografie stačí. Nejméně jednou další fotografií lze výsledky potvrdit. Tyto fotografie lze potom digitalizovat po bodech v místech, která mají být dokumentována. Pod pojmem digitalizace se například rozumí určení souřadnic. Potom se k určitému zvolenému bodu povrchu dokumentovaného dílu pro jeden průřez tohoto dílu určí na fotografiích eliptický obraz, procházející tímto bodem. Takový obraz je eliptický, protože průřez se objevuje na fotografii ve směru šikmém k povrchu dokumentovaného dílu. Při dokumentování dílu, který je zpravidla neprůhledný, je vidět pouze polovina elipsy. Tato polo

-2CZ 279171 B6 vina se doplní například o chybějící polovinu. Potom se určí průsečík os elipsy a digitalizuje se, přičemž tento průsečík udává bod osy. Průsečík os druhého eliptického obrazu se potom určí na druhé fotografii. Protože fotografie byly brány z různých směrů, je třeba z obou průsečíků určit polohu bodu osy v trojrozměrném prostoru. K tomuto účelu se urči jako bod osy průsečík normál, vztyčených v rovinách fotografií v průsečíkách os elips. Stejným způsobem se určí nejméně druhý bod osy. Tyto oba body potom přesně určují polohu osy. Tímto způsobem se zjistí průběh osy, který je nezávislý na nerovnostech vnějšího povrchu dokumentovaného dílu zařízení.

Obě fotografie se pořizuji například ve směrech svírajících úhel 90°, při němž je přednost měření největší, úhel však nemusí být vždycky 90°.

Aby se průběh zjištěné osy ještě lépe přizpůsobil jejímu skutečnému průběhu, vyhlazuje se průběh určené osy pozorováním chyb; k tomu slouží například známý způsob nejmenší kvadratické chyby.

Při určování osy dílu zařízení ve tvaru rovné trubky se mohou například přesně určovat jenom dvě souřadnice v souřadných osách kolmých k ose trubky. Souřadnice ve směru osy trubky není tak důležitá jako druhé souřadnice, protože začátek a konec trubky nebo trubkového úseku je přesně definován díly zařízení, které na trubku navazují. Tato volba souřadnic mát u výhodu, že k vytvoření prostorového trojrozměrného obrazu stačí určit místo ve dvou souřadnicích.

Takové zjednodušení není možné při dokumentování zakřivených dílů zařízení. Protože však v dokumentovaném velkém zařízení je zpravidla velké množství rovných trubek a trubkových úseků, znatelně se tímto způsobem zmenší celá pracnost dokumentování.

Na dílu zařízení, který nemá ani roh ani hranu, lze podle vynálezu upevnit značkovací element. Teprve potom se díl fotografuje. Značkovací element je nezbytný k tomu, aby se daly rozlišit jednoznačně fotografie pořízené z různých směrů. U dílů, které mají rohy nebo hrany nebo jiné vnější znaky, slouží tyto znaky k identifikaci jednotlivých fotografií. U kruhových dílů, například trubek, je taková identifikace nemožná. Fotografie trubky z různých směrů vypadají totiž stejně. Proto je podle vynálezu nezbytné upevnit na díl značkovací element, který jednoznačně určuje směr, ze kterého byly fotografie pořízeny. K tomu jsou obzvláště vhodné značkovací obrazce, která se dají nalepit a nesou například číslice.

Způsob podle vynálezu umožňuje dokumentovat jednoduchými prostředky i složité zařízení bez ohledu na vnější deformace, například izolační vrstvy.

Předmětem vynálezu je také zařízení k dokumentování, které pracuje s fotoaparátem vybaveným před rovinou filmu měřicí mřížkou, přičemž toto zařízení je vybaveno digitalizačním zařízením pro fotografie a následujícím zařízením CAD: podstata vynálezu spočívá v tom, že digitalizační zařízení je spojeno se zařízením CAD přes určovací zařízení osy dokumentovaného dílu.

-3CZ 279171 B6

Při použití zařízení k určování osy se dosáhne té výhody, že při dokumentování zůstávají nepovšimnuté vnější nerovnosti dílu zařízení, například trubky, které jsou pro médium přítomné v zařízení nepodstatné. Průběh trubkového dílu lze dobře určit tak, že se ukáže eliptická plocha, která vzniká v perspektivním pohledu pomocí značkovacího elementu na obvodu trubky, a průsečík os elipsy se určí a digitalizuje jako bod fiktivní osy trubky.

Zařízení CAD může být předřazena korekční jednotka k vyhlazování určené osy pozorováním chyb.

Zařízením podle vynálezu lze rychle a spolehlivě dokumentovat i složité zařízení, přičemž se získávají jako trojrozměrné obrazy, které neukazují vnější nerovnosti, vyvolané například izolačními vrstvami. Trojrozměrné obrazy umožňují, aby se na stínítku znázornily metodou CAD pohledy na dokumentované zařízení z libovolných směrů.

Digitalizační zařízení, určovací zařízení osy a korekční jednotka mohou například tvoři propojovací jednotku mezi fotografickým přístrojem a zařízením CAD. Touto propojovací jednotkou může být i počítač. K zobrazení dokumentovaného zařízení může být zařízení CAD spojeno s e stínítkem.

Díl zařízení, který se má fotografovat a nemá ani hrany ani rohy, je například opatřen značkovacím elementem. Tím se dosáhne toho, že takový díl, kde chybějí markantní body, se vybaví takovými markantními body právě značkovacím elementem. Teprve těmito značkami lze jednoznačně od sebe odlišit fotografie pořízené z různých směrů.

Značkovací element sestává například z proužku, který se má umístit na dokumentovaném dílu a je opatřen značkovacími obrazci. Značkovací obrazce jsou například číslované.

Vynález má tu výhodu, že umožňuje přesné, rychlé a spolehlivé dokumentování velkého zařízení, které může obsahovat značný počet potrubí.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude vysvětlen v souvislosti s připojenými výkresy, kde na obr. 1 je schematicky zařízení k dokumentování, z něhož je patrný způsob podle vynálezu, na obr. 2 je trubkový díl zařízení, opatřený značkovacím elementem, na obr. 3 je značkovací obrazec jako součást značkovacího elementu, na obr. 4 jsou vzájemně skloněné polohy snímkování dílu zařízení a na obr. 5 je blokové schéma způsobu dokumentování podle vynálezu.

Příklad provedení vynálezu

Dokumentace zařízení podle vynálezu se zhotovuje tak, že se nejprve podle obr. 1 běžným fotoaparátem 1, který má před rovinou filmu měřicí mřížku la, dokumentované zařízení vyfotografuje nejméně ze dvou směrů. Vzniklé fotografie A se zpracují v propojovací jednotce 2. Na výstupu propojovací jednotky 2 jsou potom místní souřadnice B pro různé podstatné body dokumentovaného zařízení. Tyto souřadnice B se potom zavádějí do CAD-zařízení 3.,

-4CZ 279171 B6 zapojeného za propojovací jednotkou 2. V něm se vytvoří z těchto souřadnic B model C. Model C lze zobrazit na stínítku 4_, přičemž lze ukázat pohledy z různých směrů.

Propojovací jednotka 2 je rozdělena v digitalizační zařízení 5, určovací zařízení 6 osy 13 trubkového dílu 10 a korekční jednotku 7. Digitalizační zařízení 5 může být zapojeno i za určovacím zařízením 6 nebo za korekční jednotkou V digitalizačním zařízení 5 se každá fotografie A alespoň částečně rozloží v digitální hodnoty, určené k dalšímu zpracování. V následujícím určovacím zařízeni 6 se podle obr. 4 k zjištění osy 13 nejprve určí její dva body. Pro každý bod se použije nejméně dvou fotografií A, které ukazují bod 14 na povrchu dílu 10. Obvodová čára průřezu dílu 10, procházející bodem 14·, je znázorněna na obou fotografiích jako eliptický úsek 15. Ten se potom doplní na elipsy a na fotografii se vyznačí průsečík obou os každé elipsy. Přímky, procházející průsečíky na obou fotografiích a kolmé k rovině fotografií, se protínají v bodě 16 na ose 13 dílu 10. Obě fotografie, brané z různého směru, umožňují prostorové vyznačení bodu 16. Dva takto určené body 16 potom určují osu 13. Elipsu lze zjistit snadněji, když bodem 14 na povrchu dílu 10 prochází značkovací element 9 podle obr. 2.

Z pozorovaných průběhů vnějších stěn dílu 10 se určí přesný průběh jeho osy 13, přičemž se odstraní vlivy tloušťky jeho stěny.

V následující korekční jednotce 7 podle obr. 1 se zjištěný průběh osy 13 dále zpřesní známým způsobem metodou nejmensí kvadratické chyby. Model C, který lze znázornit na stínítku 4, odpovídá skutečnému průběhu potrubí a také skutečné konstrukci dokumentovaného zařízení.

Když nemá díl zařízení ani rohy ani hrany, dají se fotografie A z různých směrů jenom obtížně od sebe odlišit. To platí zejména u potrubí. Aby se tomu odpomohlo, je třeba takový kruhový díl 8 podle obr. 2 ještě před fotografováním vybavit značkovacím elementem 9.. Značkový element 9 sestává z proužku, který se upevňuje na obvod kruhového dílu 8. Může být například nalepen. Na proužku se nacházejí číslované značkovací obrazce 9a, takže jednotlivé fotografie A téhož dílu 8 se odlisují tím, že jsou vidět značkovací obrazce s jinými čísly. Příklad takového očíslovaného značkovacího obrazce 9a na značkovacím elementu 9 je znázorněn na obr. 3. Na značkovacím elementu 9 se nejlépe zvolí průběžné číslování.

K dalšímu zjednodušení provádění dokumentace může být podle obr. 2 pro přímé trubkové díly 8. umístěn souřadnicový systém, nezbytný k zjištění modelu C z fotografií A tak, aby jedna osa, například souřadná osa X souřadnicového systému spadala do osy trubkového kruhového dílu 8. Poloha souřadnicové soustavy je zakreslena na obr. 2. Směr kruhového dílu 8 mezi dvěma sousedními armaturami nebo tvarovkami je určen souřadnou osou X. Stačí tedy vyhodnotit dvě souřadnice, a to souřadnou osu Y a osu Z. Protože v obvyklém zařízení určeném k dokumentování, zejména v chemickém zařízení se vyskytuje velký počet rovných úseků potrubí, znatelně se tím sníží množství práce při dokumentování.

-5CZ 279171 B6

Potřebné fotografie A se mohou například pořizovat se směrů, mezi nimiž je úhel 90°. Dvě polohy fotografování dílů 10 jsou znázorněny na obr. 4. Přitom jsou dvě polohy fotoaparátu £ dány polohami úseků 11, 12 filmu, které se mají exponovat. Úseky 11, 12 a tedy fotografie svírají s osou dílu 10 úhel 45° a spolu úhel 90° .

Způsob dokumentování je zakreslen na obr. 5 blokovým schématem: nejprve se v předběžném kroku 17 vyhledá ten díl zařízení, který se má dokumentovat. Potom se v prvním kroku 18 pořídí fotografie, které se ve druhém kroku 19 digitalizují. Ve třetím kroku 20 se podle vynálezu určí z digitalizovaných fotografií osa dokumentovaného dílu. Přitom lze ještě provést korekci metodou nejmenších kvadratických chyb. Na to navazuje jako čtvrtý krok 21 známá metoda CAD. Jako výsledek vzniknou plány, řezy, pohledy z různých směrů atd., označené číslicí 22 a příslušející dokumentovanému dílu.

Způsobem a zařízením podle vynálezu lze urychlit a spolehlivě jednoduchými prostředky dokumentovat zařízení s velkým počtem potrubí v malém prostoru, zejména elektrárny nebo chemické provozy. Do dokumentovaných provozů a zařízení se musí vstupovat jen na krátkou dobu, takže jejich provoz zůstává prakticky nerušen. Model C umožňuje pohledy na zařízení z různých směrů, omezené pouze na podstatné ukazatele.

Claims (16)

1. Způsob dokumentování zařízení, při kterém se zařízení nebo jeho díl vyfotografuje alespoň ze dvou směrů fotoaparátem opatřeným před rovinou filmu měřicí mřížkou, získané fotografie se digitalizují a vyhodnocují metodou CAD, vyznačující se tím, že pro prostorové znázornění se pro jednotlivé díly zařízení určí osy a z průběhu os se metodou CAD vyhotoví prostorový model zařízení.

2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že z fotografií se v propojovací jednotce určí místní souřadnice zvolených bodů a z nich se v CAD-zařízení vytvoří model s možností zobrazení na stínítku.

3. Způsob podle jednoho z nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že pro jednotlivé díly zařízení se osa určuje jednotlivě.

4. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že k určení osy trubkového dílu zařízení se určí nejméně dva její body, přičemž k určení bodu se zhotoví dvě fotografie z různých směrů, pro zvolený bod na povrchu dílu se určí eliptický obraz průřezu tohoto dílu, procházející tímto bodem na fotografiích, určí se průsečíky os elips pro každý eliptický obraz a pomocí přímek, které procházejí těmito průsečíky kolmo k fotografiím, se prostorově určí bod osy jako průsečík těchto přímek a digitalizuje se.

-6CZ 279171 B6

5. Způsob podle nároku 4, vyznačující se tím, že se pořídí tři fotografie ze směrů přesazených vždy o 90°.

6. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že určený průběh osy se dále vyhladí pozorováním chyb.

7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že průběh určené osy se vyhladí metodou nejmenší kvadratické chyby.

8. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že při určování osy dílu zařízení ve tvaru rovné trubky Se přesně určí pouze souřadnice v souřadných osách Y, Z, kolmých k ose X trubky.

9. Způsob podle jednoho z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že na díl zařízení prostý rohů a hran se připevní značkovací element, potom se díl vyfotografuje.

10. Způsob podle nároku 9, vyznačující se tím, že na díl zařízení se jako značkovací element upevní značkovací obrazce s číslicemi.

11. Zařízení k dokumentování, obsahující jednak fotoaparát vybavený před rovinou filmu měřicí mřížkou, digitalizační zařízení pro fotografii a na ně navazují CAD-zařízení, vyznačující se tím, že digitalizační zařízení (5) je spojeno s CAD-zařízením (3) prostřednictvím určovacího zařízení (6) osy (13) dokumentovaného dílu (8,10).

12. Zařízení podle nároku 11,vyznačující se tím, že určovací zařízení (6) osy (13) je spojeno s CAD- zařízením (3) přes korekční jednotku (7).

13. Zařízení podle nároku 12,vyznačující se tím, že digitalizační zařízení (5), určovací zařízení (6) osy (13) a korekční jednotka (7) společně tvoři propojovací jednotku (2).

14. Zařízení podle jednoho z nároků 11 až 13, vyznačující se tím, že CAD-zařízení (3) je spojeno se zobrazovacím stínítkem (4).

15. Zařízení podle jednoho z nároků 11 až 14, vyznačující se tím, že díl (8) zařízení, prostý hran a rohů, je opatřen značkovacím elementem (9).

16. Zařízení podle nároku 15,vyznačující se tím, že značkovací element (9) sestává z proužku upevněného na dokumentovaném dílu a nesoucího značkovací obrazce (9a).